Nhóm halogen bao gồm những nguyên tố nào và chúng nằm ở vị trí nào trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học? Tính chất hóa học của các nguyên tố halogen là gì? Cùng usogorsk.com tìm hiểu chi tiết trong bài tổng hợp dưới đây của usogorsk.com.
Bạn đang xem: Các nguyên tố halogen có đặc điểm chung nào
Những nguyên tố halogen thuộc nhóm VIIA. Chúng đứng ở cuối các chu kì, ngay trước các nguyên tố khí hiếm.
Cấu tạo phân tử của nhóm halogen
Lớp electron ngoài cùng nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron, được chia thành 2 phân lớp: Phân lớp s có 2 electron, phân lớp p có 5 electron. Do có 7 electron ngoài cùng, chỉ còn thiếu 1 electron là đạt được cấu hình của khí hiếm, do vậy ở trạng thái tự do hai nguyên tử halogen góp chung một đôi electron để tạo ra phân tử có liên kết cộng hóa trị không cực (X -X hoặc X2, X là ký hiệu chỉ các nguyên tố halogen).
Liên kết của các phân tử X2 không bền, chúng thường bị tách ra thành 2 nguyên tử X. Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử này rất hoạt động vì chúng dễ thu thêm 1 electron. Bởi vậy mà tính chất hóa học cơ bản của nhóm halogen là tính oxi hóa mạnh.
Tính chất vật lý của nhóm halogen
Tìm hiểu tính chất vật lý của nhóm halogen, chúng ta sẽ đề cập đến trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cũng như tính tan trong nước của chúng.
Trạng thái và màu sắc:Thực tế trong nhóm halogen, tính chất vật lý biến đổi có quy luật. Đi từ flo đến iot ta thấy trạng thái tập hợp từ thể khí chuyển sang thể lỏng và thể rắn, có màu sắc đậm dần.Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi:Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nhóm halogen tăng dần từ flo đến iot.Tính tan trong nước:Flo không tan trong nước. Các nguyên tố thuộc nhóm halogen còn lại tan rất ít trong nước, chủ yếu tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.
Đặc điểm chung của các nguyên tố nhóm halogen được tổng hợp trong bảng dưới đây:
Tính chất hóa học của nhóm halogen
Vì lớp electron ngoài cùng có cấu tạo tương tự nhau nên các đơn chất halogen tương đối giống nhau về tính chất hóa học cũng như thành phần, tính chất các hợp chất do chúng tạo thành.
Halogen là những phi kim điển hình, đi từ flo đến iot, tính oxi hóa sẽ giảm dần.
Các đơn chất halogen oxi hóa được hầu hết các kim loại tạo thành muối halogenua, oxi hóa khí hidro tạo ra những hợp chất khí không màu hidro halogenua. Những chất khí này có thể tan trong nước và tạo thành dung dịch axit halogenhidric.
Những phản ứng quan trọng minh họa tính chất của nhóm halogen
Để giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về các tính chất hóa học của nhóm halogen, chúng ta sẽ đi vào chi tiết từng phản ứng minh họa cho mỗi tính chất đó, cụ thể:
Tác dụng với kim loại
Các nguyên tố thuộc nhóm halogen phản ứng hầu hết với các kim loại, ngoại trừ Au và Pt tạo ra muối halogenua và thường xảy ra ở nhiệt độ cao. Muối thu được thường đạt hóa trị cao nhất của kim loại. Riêng phản ứng của nguyên tố halogen I2 với sắt (Fe) sẽ tạo ra sản phẩm là FeI2 (Sắt hóa trị II).
2M + nX2 → 2MXn
Tác dụng với nước
Flo tác dụng mạnh với nước, brom và clo có phản ứng thuận nghịch với nước nhưng I ốt thì không có bất kỳ phản ứng nào với nước. Ta có các phương trình phản ứng như sau:
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
H2O + Cl2 ↔ HCl + HClO
H2O + Br2 ↔ HBrO + HBr
Tác dụng với dung dịch kiềm
Một số nguyên tố nhóm halogen có khả năng tác dụng với dung dịch kiềm loãng nguội và dng dịch kiềm đặc nóng. Các phương trình phản ứng tiêu biểu như sau:
Với dung dịch kiềm loãng nguội:
X2 + 2NaOH → NaX + NaXO + H2O
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
2Cl2 + 2Ca(OH)2 dung dịch → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
Cl2 + Ca(OH)2 bột → CaOCl2 + H2O
Riêng flo có phản ứng như sau:
2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2
Với dung dịch kiềm đặc nóng:
3X2 + 6KOH → 5KX + KXO3 + 3H2O
3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O (1000C)
Tác dụng với muối halogenua
Các nguyên tố halogen (ngoại trừ flo – F2) có thể tác dụng với muối halogenua tạo thành muối mới và halogen mới.
X2 + 2NaX’ → 2NaX + X’2
(X’ là halogen có tính oxi hóa yếu hơn tính oxi hóa của halogen X)
Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2
Tác dụng với hidro
Halogen phản ứng với hidro tạo thành hidro halogenua.
Ví dụ: H2 + X2 → 2HX
Điều kiện xảy ra phản ứng với từng nguyên tố halogen như sau:
Với flo (F2): Phản ứng được ngay cả trong bóng tối.
Với iot (I2): Phản ứng có thuận nghịch và phải được đun nóng.
Với brom (Br2): Phản ứng xảy ra với điều kiện đun nóng ở nhiệt độ cao.
Với clo (Cl2): Phản ứng xảy ra khi được chiếu sáng.
Các phương trình điều chế một số nguyên tố trong nhóm halogen
Mỗi nguyên tử trong nhóm nguyên tố halogen có cách điều chế khác nhau. Một số phương trình điều chế tiêu biểu từng nguyên tố là:
Điều chế Flo
Phương pháp duy nhất để sản xuất flo trong công nghiệp là điện phân hỗn hợp KF và HF (hỗn hợp ở thể lỏng), cực dương bằng graphit (than chì) và cực âm bằng thép đặc biệt hoặc đồng. ở cực âm có khí H2 và cực dương có khí F2 thoát ra.
2HF (điện phân nóng chảy+KF) → H2 + F2
Điều chế Clo
Để điều chế clo trong phòng thí nghiệm, người ta sẽ cho axit clohidric đặc tác dụng với chất oxi hóa mạnh (có thể là MnO2 rắn hoặc KMnO4 rắn). Trường hợp điều chế clo từ MnO2 cần xúc tác là nhiệt độ còn với KMnO4 có thể đun nóng hoặc không. Khí clo thu được dễ lần với khí hidro clorua và hơi nước do vậy để điều chế khí clo nguyên chất, chúng ta sẽ tiếp tục dẫn nó qua bình rửa khí có chứa dung dịch NaCl để giữ lại HCl và chứa axit sunfuric đặc để giữ hơi nước.
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 6H2O
Trong công nghiệp, người ta điều chế khí clo bằng cách điện phân nóng chảy muối natri clorua hoặc điện phân dung dịch muối có màng ngăn
2NaCl → 2Na + Cl2
2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2
Điều chế Brom
Trong công nghiệp, brom được sản xuất từ nước biển. Sau khi tách Nacl ra khỏi nước biển, dung dịch còn lại có hòa tan NaBr. Tiếp tục dùng khí clo oxi hóa NaBr để sản xuất Br2.
Xem thêm: Top 10 Tác Dụng Đặc Trưng Của Dòng Điện, Tác Dụng Đặc Trưng Nhất Của Dòng Điện Là:
2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2
Điều chế iot
Trong công nghiệp, iot sẽ được điều chế từ rong biển.
Cho tác dụng dung dịch với chất oxi hoá để oxi hoá I- thành I2
2NaI + Cl2 -> 2NaCl + I2
Ứng dụng của nhóm halogen trong đời sống
Nhóm halogen có nhiều nguyên tố khác nhau và mỗi nguyên tố lại có những ứng dụng nhất ddinhgj trong đời sống. Dưới đây là ứng dụng của một số nguyên tố halogen usogorsk.com tổng hợp để bạn tham khảo:
